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专利号: 2022108265217
申请人: 南京理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法,其特征在于,包括以下步骤:完成应变率在多个数量级下的复合材料动态剪切力学性能试验,并记录每次试验的剪切应变率和剪切应力‑应变数据;

基于复合材料内纤维和基体分阶段损伤的特征提出含未知参数的阶段式损伤剪切本构模型;

基于试验测得的不同应变率下的剪切应力‑应变数据,采用粒子群优化算法获得相应应变率下每个试验数据所对应的阶段式损伤剪切本构模型的参数值,并通过多项式拟合的方法获得阶段式损伤剪切本构模型参数值随应变率变化的函数关系式;

最终将阶段式损伤剪切本构模型参数值随应变率变化的函数关系式代入含未知参数的阶段式损伤剪切本构模型中获得计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构。

2.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法,其特征在于,获得的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构表达式如下:其中σ和ε分别为剪切应力和剪切应变,为无量纲的剪切应变率,E1、λ1和k1分别为基体损伤阶段的初始刚度、尺度因子和形状因子,E2、λ2和k2分别为纤维损伤阶段的初始刚度、尺度因子和形状因子, 分别为E1、E2的量纲, 和 分别为参数E1、λ1、k1、E2、λ2和k2的二次函数的二次项系数, 和 分别为参数E1、λ1、k1、E2、λ2和k2的二次函数的一次项系数, 和 分别为参数E1、λ1、k1、E2、λ2和k2的二次函数的常数项系数。

3.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法,其特征在于,含未知参数的阶段式损伤剪切本构模型的具体表达式如下:式中,σ和ε分别为剪切应力和剪切应变;E1、λ1和k1分别为基体损伤阶段的初始刚度、尺度因子和形状因子;E2、λ2和k2分别为纤维损伤阶段的初始刚度、尺度因子和形状因子。

4.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法,其特征在于,通过多项式拟合的方法获得阶段式损伤剪切本构模型参数值随应变率变化的函数关系式,具体步骤如下:

1)对复合材料阶段式损伤剪切本构模型的参数值和剪切应变率进行无量纲化,表示为:式中,cp代表阶段式损伤剪切本构模型参数,cp=E1、λ1、k1、E2、λ2、k2; 和 分别是无量纲的阶段式损伤剪切本构模型参数值和无量纲的剪切应变率; 和 分别为阶段式损伤剪切本构 模型参数 值和剪 切应变率的 量纲 ,

2)采用二次多项式拟合阶段式损伤剪切本构模型参数值与对数应变率的函数关系式,表示为:式中, 和 分别为阶段式损伤剪切本构模型参数的二次函数的二次项系数、一次项系数和常数项系数。

5.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法,其特征在于,完成应变率在多个数量级下的复合材料动态剪切力学性能试验指的是完成不少于

3个不同应变率数量级下的复合材料面内剪切力学性能试验或复合材料层间剪切力学性能试验,每两个相邻应变率之间应不小于10倍,在同一应变率下的有效试验次数应不少于5次。